鐵及其化合物

1.鐵元素在自然界中的存在形態(tài)問1：自然界中沒有金屬鈉？有！人類最早使用的鐵就是來自太空的隕鐵。但主要是以＋2價和＋3價化合物的形態(tài)存在于礦石中。鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位。春秋初年，我國已經(jīng)掌握了冶鐵技術(shù)。鐵是目前廠量最大、使用最廣泛的金屬。打鐵爐隕鐵鐵的金屬活動性弱問2：為什么自然界有鐵單質(zhì)？一、鐵的單質(zhì)那有單質(zhì)鐵嗎？2.鐵的物理性質(zhì)純鐵具有金屬的共性，如具有銀白色金屬光澤，具有導電性、導熱性和延展性。（1）共性：（2）特性：鐵能被磁鐵吸引，具有鐵磁性。熔點1538℃、沸點2750℃密度7.86g/cm3【例題1】下列關(guān)于鐵的敘述，錯誤的是()A．純凈的鐵是光亮的銀白色金屬B．鐵能被磁鐵吸引，在磁場作用下，鐵自身能產(chǎn)生磁場C．鐵是地殼中含量最多的金屬元素，所以分布在地殼中的鐵有游離態(tài)也有化合態(tài)D．純鐵的抗腐蝕能力強，在干燥空氣中不易被氧化C3.鐵的化學性質(zhì)鐵單質(zhì)只有還原性，一般遇弱氧化劑被氧化為＋2價，遇強氧化劑被氧化為＋3價。問1：鈉有哪些化學性質(zhì)？鈉可以與非金屬、水、酸、鹽反應。問2：那鐵有哪些化學性質(zhì)？（1）與非金屬單質(zhì)反應鐵也可以與非金屬、水、酸、鹽反應。①與O2反應3Fe＋2O2===Fe3O4點燃現(xiàn)象：鐵在潮濕的空氣中易被腐蝕，生成鐵銹，其主要成分為點燃:常溫：②與Cl2反應2Fe＋3Cl2===2FeCl3點燃現(xiàn)象：劇烈燃燒，火星四射。Fe2O3·xH2O。劇烈燃燒，生成棕褐色的煙。③與S反應Fe＋S===FeS氧化性：Cl2>S（2）與水反應3Fe＋4H2O(g)====Fe3O4＋4H2高溫常溫下，鐵與水是不反應的。但在高溫下可與水蒸氣反應：現(xiàn)象：生成黑色固體，點燃肥皂泡可聽到爆鳴聲。實驗注意點：①試管口略向下傾斜；②酒精燈先加熱濕棉花，有水蒸氣后，再點燃酒精燈加熱還原鐵粉；③加熱一會后再將導管插入到肥皂水中；④結(jié)束時，先撤導管，再移酒精燈。練習：在玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸氣。用試管收集產(chǎn)生的經(jīng)過干燥的氣體，并靠近火焰點燃。a．實驗現(xiàn)象是紅熱的鐵與水蒸氣反應，放出氣體，這種氣體點燃時能燃燒且發(fā)出爆鳴聲，有關(guān)反應的化學方程式是_____________________________。b．干燥管內(nèi)可裝入的試劑是____________________________，其作用是

，使收集的氫氣易點燃。c．玻璃管中石棉絨是作為鐵粉的載體，其目的是______________；實驗開始時應先點燃

處酒精燈，實驗結(jié)束時應先熄滅

處酒精燈。3Fe＋4H2O(g)====Fe3O4＋4H2高溫堿石灰(或無水CaCl2、硅膠等)吸收水蒸氣增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積ABFe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑與非氧化性酸，如鹽酸、稀硫酸反應離子方程式：（3）與酸反應Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋②與FeCl3溶液反應(離子方程式)：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu①與CuSO4溶液反應(離子方程式)：（4）與鹽溶液反應思考：在鋼鐵廠的生產(chǎn)中，熾熱的鐵水或鋼水注入模具之前必須進行充分的干燥處理，不得留有水，這是為什么呢？避免高溫下鐵與水反應，生成四氧化三鐵。

鐵鈉非金屬單質(zhì)2Fe+3Cl22FeCl33Fe+4O2Fe3O42Na+Cl22NaCl4Na+O2=2Na2O2Na+O2Na2O2酸Fe+2HCl=FeCl2+H2↑2Na+2HCl=2NaCl+H2↑鹽溶液Fe+CuSO4=FeSO4+CuFe＋2FeCl3===3FeCl22Na+CuSO4+2H2O=Na2SO4+Cu(OH)2+H2↑水2Na+2H2O=2NaOH+H2↑3Fe＋4H2O(g)====Fe3O4＋4H2高溫鐵與鈉化學性質(zhì)比較：4.鐵的冶煉鐵礦石、焦炭、空氣等。（2）高爐煉鐵（1）原理：利用還原劑將鐵從化合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)。煉鐵高爐；⑴設(shè)備：⑵原料：⑶主要反應：Fe2O3＋3CO===2Fe＋3CO2高溫思考：其中焦炭的作用？a．生成CO2：C＋O2===CO2b．生成CO：CO2＋C===2CO?點燃2．把一定量的鐵粉放入氯化鐵溶液中，完全反應后，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的濃度恰好相等。則已反應的Fe3＋和未反應的Fe3＋的物質(zhì)的量之比為（）A．1∶1 B．2∶1 C．2∶3D．3∶2C練一練：1．下列物質(zhì)反應后一定有＋3價鐵生成的是（）①過量的Fe與Cl2反應②Fe與過量稀硫酸反應③FeCl2溶液中通入少量Cl2④Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中A．只有① B．只有①③C．只有①②③D．全部B3.把足量的鐵粉投入硫酸和硫酸銅的混合溶液中，充分反應后，剩余金屬粉末的質(zhì)量與原加入鐵粉的質(zhì)量相等，則原溶液中H＋與SO42-的物質(zhì)的量濃度之比為(

)A．1∶4 B．2∶7C．1∶2 D．3∶8A二、鐵的氧化物鐵元素可形成三種常見的氧化物。如下：四氧化三鐵氧化鐵氧化亞鐵鐵的氧化物制磁鐵及煉鐵原料油漆、涂料及煉鐵原料—用途Fe3O4＋8HCl==2FeCl3＋FeCl2＋4H2OFe2O3＋6HCl==2FeCl3＋3H2O

FeO+2HCl==FeCl2＋H2O

與鹽酸反應均不溶于水溶解性特殊氧化物堿性氧化物堿性氧化物氧化物類別黑色晶體紅棕色粉末黑色粉末顏色、狀態(tài)磁性氧化鐵鐵紅—俗名＋2、＋3＋3＋2鐵的化合價Fe3O4Fe2O3FeO化學式穩(wěn)定性不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定Fe(OH)2Fe(OH)36FeO＋O2==2Fe3O4?紅磚和青磚都是生活中用到的建筑材料兩者顏色不同的原因是兩者所含的鐵的氧化物是不一樣的，你認為紅磚和青磚中分別含有什么氧化物呢？紅磚中含的是氧化鐵，青磚中含的是四氧化三鐵為什么不是氧化亞鐵？氧化亞鐵不穩(wěn)定燒制磚瓦時，向窯內(nèi)添加大量的煤炭后封窯1天，從窯頂向下慢慢澆水7天，水蒸氣和窯內(nèi)高溫的炭發(fā)生化學反應產(chǎn)生大量的還原氣體（氫氣和一氧化碳），它們把氧化鐵又逐漸還原成為四氧化三鐵，而制得青磚。(1)在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液，生成__________沉淀，原因是_________________________________(填反應的離子方程式)。(2)在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成________絮狀沉淀，原因是_________________________________(填反應的離子方程式)，沉淀迅速變成

，最后會有

生成，原因是____________________________________(填反應的化學方程式)。三、鐵的氫氧化物在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。紅褐色Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓

白色Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

灰綠色紅褐色沉淀化學式Fe(OH)2Fe(OH)3顏色狀態(tài)白色固體紅褐色固體與鹽酸反應Fe(OH)2＋2H＋==Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋==Fe3＋＋3H2O受熱分解－制備可溶性亞鐵鹽與堿反應：可溶性鐵鹽與堿反應：二者的關(guān)系2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2OFe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應的化學方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3Fe(OH)2與Fe(OH)3的性質(zhì)比較：常見的鐵鹽有

等，常見的亞鐵鹽有

等。FeCl3、Fe2(SO4)3

FeCl2、FeSO41.Fe3+的檢驗【實驗3-2】觀察實驗，填寫下表：

滴入KSCN溶液的現(xiàn)象解釋（用離子方程式）結(jié)論與應用FeCl3溶液FeCl2溶液

Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)3溶液變紅色沒有明顯現(xiàn)象可用來檢驗Fe3+四、鐵鹽和亞鐵鹽（硫氰化鉀溶液）思考：你還有其他方法檢驗鐵鹽和亞鐵鹽嗎？也可在溶液中加入氫氧化鈉溶液：灰綠色沉淀紅褐色沉淀Fe3+：產(chǎn)生紅褐色沉淀Fe2+：產(chǎn)生白色沉淀可觀察2.Fe2+的檢驗【實驗3-2】觀察實驗，填寫下表：在FeCl3溶液中加入現(xiàn)象反應的化學方程式結(jié)論再加入氯水，振蕩2Fe3+＋Fe=3Fe2＋【思考】鑒別Fe2+時，

（填“能”或“不能”）先加氯水，再加KSCN溶液，原因

。不能無法排除鐵離子的干擾Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)3Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)32Fe2＋＋Cl2=2Fe2＋＋2Cl－滴入KSCN，黃色溶液變紅色。加入鐵粉，溶液變淺綠色，再加KSCN溶液，沒有明顯現(xiàn)象。氧化性：Cl2>Fe3+>Fe2＋溶液變紅色滴入KSCN溶液，加入鐵粉，充分反應再加入KSCN溶液Fe3+的檢驗、Fe2+的檢驗歸納：（1）Fe3+檢驗:KSCN溶液或者NaOH溶液Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓

Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)3（2）Fe2+檢驗:①NaOH溶液Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

②滴入KSCN溶液，無現(xiàn)象，再滴加氯水或H2O2溶液，溶液變紅色

Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)3③滴入KMnO4溶液（無其他還原性離子如Cl

-

）

MnO4-

+5Fe2＋+8H＋=Mn2＋+5Fe3＋+4H2O

④滴入赤血鹽溶液K3[Fe(CN)6]溶液（萬能法）

K＋+Fe2＋+

[Fe(CN)6]3-

=KFeFe(CN)6↓(

騰氏藍）

由實驗3-2得知，F(xiàn)e3+和Fe2+可以相互轉(zhuǎn)化：還原劑氧化劑Fe3+Fe2+(2)

Fe2+的氧化性和還原性()Fe2+Fe3+氧化劑(1)

Fe3+的氧化性（）Fe3+Fe2+還原劑②Fe3＋可腐蝕印刷電路板上的銅箔，反應的離子方程式:①Fe3＋與S2－、I－、HS－、SO32－等具有較強還原性的離子不能大量共存。含有Fe3＋的溶液呈黃色，F(xiàn)e3＋處于鐵的高價態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表現(xiàn)氧化性。Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋

Fe2＋的酸性溶液與H2O2反應的離子方程式：含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，F(xiàn)e2＋處于鐵的中間價態(tài)，既有氧化性，又有還原性，以還原性為主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO3－(H＋)等均表現(xiàn)還原性。2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(制作過程看書本P70)3.Fe3+和Fe2+的相互轉(zhuǎn)化Cl2、H2O2等FeFe2+Fe3+Cu2+等Cl2等弱氧化劑強氧化劑H+還原劑Fe、Cu等強氧化劑還原性氧化性還原性氧化性【課堂總結(jié)】“鐵三角”關(guān)系FeFeCl2Fe3O4H2O（g）或O2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2O3Cl2HClNaOHNaOHFeOHClHClHClO2+H2O氯水Fe△HClFe(SCN)3KSCN白色沉淀紅褐色沉淀紅色灰綠色鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系：1、判斷下列描述的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)金屬陽離子只有氧化性,不可能有還原性(

)(2)氫氧化鐵與HI溶液僅能發(fā)生中和反應(

)××(3)1molFeI2與足量氯氣反應時轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA(

)×練一練(4)檢驗Fe(NO3)2晶體是否變質(zhì):將樣品溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅(

)(5)FeCl3溶液與KSCN溶液反應的離子方程式為Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3↓(

)××(6)向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不變色,滴加氯水后溶液顯紅色,該溶液中一定含有Fe2+(

)√(7)根據(jù)鐵與Cl2、S反應的條件可以判斷氯元素和硫元素的非金屬性強弱(

)(8)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3，在少量Cl2中燃燒生成FeCl2(

)(9)Fe3O4可寫作FeO·Fe2O3,所以Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物(

)×××2、要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+，進行如下實驗操作時最佳順序為()①加入足量氯水②加入足量KMnO4③加入少量KSCN溶液A.①③B.③②C.③①D.①②③C3、下列離子方程式書寫正確的是：（）

氯化亞鐵溶液中通入氯氣：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-

B.銅粉加入到氯化鐵溶液中：Cu+Fe3+=Fe2++Cu2+C.鐵片加入到稀鹽酸溶中:Fe+2H+=Fe3++H2↑D.鐵棒伸入到硫酸銅溶液中: